高空作業(yè)機器人設(shè)計【全套CAD圖紙+答辯畢業(yè)論文】

買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 本科學生畢業(yè)設(shè)計 高空作業(yè)機器人設(shè)計 系部名稱： 機電工程學院 專業(yè)班級 ： 機械設(shè)計制造及其自動化 08 學生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 二一二年六月 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 s o i 012 摘 要 在一切追求人性化的今天，越 來 越多繁重、危 險 和高 難 度的工作， 開始 采用機器人（包括機械手） 來 代替人 類 完成。裸高 壓導(dǎo)線輸電線 路的高空接 線 工作，一直是困擾高空作 業(yè) 人 員 的棘手 問題， 由于其危 險 性極大，作 業(yè)條 件 艱難 ， 僅 靠人力很 難 做到，所以都是借助高空作 業(yè)車 的 幫 助 來實現(xiàn) 的。近年 來 ，越 來 越多的人致力于多自由度的高空全自 動繞線裝 置的研究， 試圖找 到一種 簡 便、 經(jīng)濟 、安全、有效的方法， 來 解 決這 一 難題 。因此， 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人 應(yīng)運 而生， 該 機器人通 過實現(xiàn) 高空握持 導(dǎo)線 、不 規(guī)則 的 圓 周 繞線運動 和 橫 向 進給運動 等 動 作， 來 完成 繞線 任 務(wù) 。通 過對各種方案的 對 比， 決定 采用 斜 齒輪傳動繞線 ，螺 旋傳動進給來實現(xiàn) 主要功能。 本 設(shè)計 構(gòu)思新 穎 ，而且具有 結(jié) 構(gòu) 輕 便、 經(jīng)濟 適用、效率高、安全等 顯著優(yōu)勢 ， 順應(yīng)時 代 發(fā) 展方向，具有很高的可行性，適用于各種工 作場 合。 關(guān)鍵詞 ： 無 攀爬式；自 動繞線 ；斜 齒輪傳動 ； 進給 ；螺 旋傳動 n by of Its is so to In on of of to a to no It by in in of to a it of It of in no 目 錄 摘要 I 1章 緒論 1 題研究背景 1 題研究目的和意義 1 題研究目的 1 題 研究意義 1 內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2 展前景展望 4 第 2章 總體方案確定 5 輪齒條繞線機構(gòu) 5 嚙合齒輪繞線機構(gòu) 6 齒輪嚙合繞線 機構(gòu) 6 章小結(jié) 7 第 3章 參數(shù)的確定及電機的選擇 8 線機構(gòu)參數(shù)的確定 8 給機構(gòu)參 數(shù)的確定 11 線和導(dǎo)線握持機構(gòu)參數(shù)的確定 13 線機構(gòu)參數(shù)確定 13 線握持機構(gòu)參數(shù)的確定 15 機的選擇 16 給機構(gòu)電機的選擇 16 持機構(gòu)電機的選擇 17 章小結(jié) 18 第 4章 繞線機構(gòu)設(shè)計 19 線機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 給機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 架結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 章小結(jié) 22 第 5章 抓取機構(gòu)的設(shè)計 24 線機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 線握持機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 章小結(jié) 25 第 6章 實體機構(gòu)裝配 26 體機構(gòu)裝配 26 章小結(jié) 29 結(jié)論 30 參考文獻 31 致謝 32 1 第 1章 緒 論 題研 究背景 裸高 壓導(dǎo)線輸電線 路的 備 用 導(dǎo)線 高空接 線 ， 其繞線軌跡 不 規(guī) 范 、轉(zhuǎn)自線 圈的 線徑粗、折 彎力較 大、折 彎運動 空 間 受限等， 給 高空接 線 增加了 難 度，而多自由度的高空全自 動繞線裝 置的研究是高空接 線 中亟待解 決 的瓶 頸問題 。而且高空 繞線 工作危 險 大、難 度高，需借助高空作 業(yè)車 的 幫 助 來 完成，并且 對工 作 環(huán) 境的要求 較 高，在 惡 劣 環(huán) 境條 件下 無 法正常工作，由于種種因素的限制，裸高 壓導(dǎo)線輸電線 路的 備 用 導(dǎo)線 高空接線 工作一直困擾 著 人 們 。 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人的 應(yīng)運 而生，能 夠 代 替工 人進 行操作，避免了工作中 潛 在的各種危 險 ，同 時 能 夠提高 工作效率，并且 減 少了高 壓輸電線 路的 電 流 損 耗。 題研 究目的和意 義 題研究目的 針對傳統(tǒng) 接 線 工作中存在的各種弊端， 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人出 現(xiàn)了 ，它是 為實現(xiàn)無 攀爬式全自 動 高空接 線 而 設(shè)計 的機器人 裝 置。裸高 壓導(dǎo)線輸電線 路的 備用 導(dǎo)線 高空接 線 ， 其繞線軌跡 不 規(guī) 范 、轉(zhuǎn) 子 線 圈的 線徑 粗、折 彎力較 大、折 彎運動 空間 受限等， 給 高空接 線 增加了 難 度，而多自由度的高空全自 動繞線裝 置的研究是高空接 線 中亟待解 決 的瓶 頸問題 。本 課題 根據(jù)仿生 學 和機器人 學 的原理， 運 用常用的機械運動 機構(gòu)及其 組 合， 實現(xiàn) 高空握持 導(dǎo)線 、不 規(guī)則 的 圓 周 繞線運動 和 橫 向 進給運動 的全新自 動繞線 機器人的研究。 題研 究意 義 在一切智慧化、人性化、高效率化的今天，越 來 越多的機器人代替 人進 行繁重、危 險 的 勞動 ，在一很多高度危 險 和繁重的工作中，都采用了機器人，它 們 的高效率和幾乎 為 零的 風險 是人 類無 法與之相比的 優(yōu)勢。 機器人技 術(shù) 的采用 顯著減輕 了工人的 勞動強 度和工作 負擔， 大大改善 了勞動條 件，提高 了勞動 生 產(chǎn) 率和自 動 化水平。在高空裸 導(dǎo)線 的接 線 中，以前都需要操作人 員 攀高接 線 ， 勞動強 度大、安全性不可靠；而 無攀爬式全 自 動 高空接 線 機器人能 夠 代替工 人進 行高空作 業(yè) ，避免了工作中 潛 在的各種危 險 ，同 時 提高了工作效率，并且 減 少了高 壓輸電線 路的 電 流 損 耗，也 為 低 碳經(jīng)濟 提 2 供了一 個 新的探索方案。 該設(shè)計經(jīng)濟實 用性高，具有光明 的發(fā) 展前景。 本設(shè)計是主要實現(xiàn)高空握持導(dǎo)線、不規(guī)則的圓周繞線運動和橫向進給運動的全新自動繞線裝置具體設(shè)計要求如下： 導(dǎo)線直徑： 10繞線直徑： 2 線材料： 鋁 導(dǎo)線高度： 20m 整機重量： 成繞線時間： 1 分鐘左右 要求經(jīng)濟適用，效率高。 內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 本課題設(shè)計的無攀爬式全自動高空接 線機器人主要實現(xiàn)高空握持導(dǎo)線、不規(guī)則的圓周繞線運動和橫向進給運動，其主要結(jié)構(gòu)有：導(dǎo)線握持機構(gòu)和繞線機構(gòu)。 導(dǎo)線握持機構(gòu)采用機械手。 機械手是在早期出現(xiàn)的古代機器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，機械手研究始于 20 世紀中期，隨著計算機和自動化技術(shù)的發(fā)展，特別是 1946 年第一臺數(shù)字電子計算機問世以來，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。同時，大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進展，又為機器人和機械手控制系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另一方面，核能技術(shù)的研究要求某些操作機械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景 下，美國于 1947 年開發(fā)了遙控機械手控制系統(tǒng)和遙控機械手， 1948 年又開發(fā)了機械式的主從機械手控制系統(tǒng)和機械手。 機械手控制系統(tǒng)首先是從美國開始研制的。 1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人控制系統(tǒng)。現(xiàn)有的機器人控制系統(tǒng)差不多都采用這種控制方式。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手鉚接機器人控制系統(tǒng)。作為機器人產(chǎn)品最早的實用機型（示教再現(xiàn)）是 1962 年美國 司推出的 “ 司推出的 “這些工業(yè)機器人和相關(guān)控制系統(tǒng)主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機械手控制系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個階段：機械手完成放射源轉(zhuǎn)運年代、化工產(chǎn)品垛機械手年代、工業(yè)用機械手興起和發(fā)展年代 。 隨著汽車行業(yè)和塑膠行業(yè)的發(fā)展，西歐、 3 日本、蘇聯(lián)和中國等地域機械手及其控制系統(tǒng)也開始百花爭 艷。 尤其注塑機機械手，發(fā)展更 為迅猛，應(yīng)用非常普遍，其控制系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)趨于成熟和完善。 機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。 20 世 紀 40 年代后期，美 國 在原子能 實驗 中，首先采用了機械手搬 運 放射性材料，人在安全 間 操 縱 機械手 進 行各種操作和 實驗 。 50 年代以后機械手逐步推 廣 到 工業(yè)部門 ，用于在高 溫 污染 嚴 重的地方取放工件和卸料，也作 為 機床 的輔 助 裝 置在自 動 機床、自 動 生 產(chǎn)線 和加工中心中 應(yīng) 用，完成上下料和 從 刀 庫 中取放刀具并按 國 定程序更 換 刀具等。 本設(shè)計的另一主要功能是繞線，而現(xiàn)今最常見的繞線裝置就是繞線機。 繞線機 ，顧名思義 是把線狀的物體纏繞到特定的工件上的機器 。歐美繞線機以其加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定而在國際繞線機市場上占有重要地位。 歐美繞線機一般可繞 線徑，轉(zhuǎn)動誤差極小。繞線機用精密微機控制，以程序控制操作，這些程序極易掌握，人機對話簡單，即使工作人員并無繞線工作的經(jīng)驗也可應(yīng)付自如。目前歐洲生產(chǎn)的繞線機已經(jīng)趨于自動化，而美國的繞線機介于自動和半自動之間，德國制造的外形比較美觀，零件比較講究，但是 造價高。隨著國際繞線機市場的蓬勃發(fā)展，相互間的競爭越來越激烈，各國的廠家都必須開發(fā)出新一代的繞線機?，F(xiàn)在主要是趨向自動化的發(fā)展方向。 全自動 繞線機 是近幾年才發(fā)展起來的新機種，為了適應(yīng)高效率、高產(chǎn)量的要求，全自動機種一般都采用多頭聯(lián)動設(shè)計，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家大多都是參照了臺灣等地的進口機型的設(shè)計，采用可編程控制器作為設(shè)備的控制核心，配合機械手、氣動控制元件和執(zhí)行附件來完成自動排線、自動纏腳、自動剪線、自動裝卸骨架等功能，這種機型的生產(chǎn)效率 極高，大大的降低了對人工的依賴，一個操作員工可以同時照看幾臺這樣的設(shè)備，生產(chǎn)品質(zhì)比較穩(wěn)定，非常適合產(chǎn)量要求高的加工場合。這種機型由于集成了數(shù)控、氣動、光控許多的新技術(shù)，所以價格小則幾萬元高則十幾萬元，價格也使得許多的用戶望而嘆步，另外由于功能要求決定了該設(shè)備的零部件采用了大量非標準件和定制件，所以一旦出現(xiàn)故障相對的維修過程將會很復(fù)雜，周期也會比較長 。 能夠?qū)崿F(xiàn)繞線功能的機構(gòu)還有很多，例如齒輪齒條、齒輪傳動、槽輪機構(gòu)等，只要能實現(xiàn)圓周運動，即可實現(xiàn)繞線功能。工作原理：槽輪是由圓銷的主動撥盤和具有若干徑向槽輪及 機架組成。當撥盤作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動時，槽輪做反向或同向的單向間歇 4 運動，在圓銷未進入槽輪徑向時，槽輪上的內(nèi)凹鎖住撥銷，槽輪被主動撥盤的外凹鎖住弧卡住，使槽輪停歇在確定的位置上不動。當撥盤上撥銷進入槽輪徑向槽時，鎖住弧松開，撥銷驅(qū)動槽輪轉(zhuǎn)動，循環(huán)往復(fù)，時停時動，因此，槽輪機構(gòu)是一種間歇運動機構(gòu)。應(yīng)用示例：機床自動轉(zhuǎn)為機構(gòu)，電影放映機卷片等。當放映卷片時，膠片上的畫面依次在方框中停留，以適應(yīng)人眼的視覺停留現(xiàn)象。槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易加工，工作可靠，轉(zhuǎn)角準確，機械效率高。但是其動程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起停時的角 速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速場合。對于本設(shè)計的繞線部分，齒輪傳動是首選。 展前景展望 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人的主要優(yōu) 點 ： (1)經(jīng)濟性 ： 現(xiàn) 在使用的高空作 業(yè)車 格價一般 為 幾百萬不等， 經(jīng)濟性 低，需要使用者的 經(jīng)濟承受 能力很 強 ；而 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人的價格在幾千元左右，與前者相比，優(yōu)越性一目了然。 (2)安全性：高空作 業(yè) 安全一直是我 國 的重中之重，而本 設(shè)計 可避免 這 一 問題， 安全性高。 (3)效率高： 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人在 繞線過 程中的 時間約為 1 分 鐘 ，而整 個過 程 約為 2 分 鐘 ，與 較傳統(tǒng) 的方法相比 較 ，工作效率大大提高。 (4)適用范 圍廣 ：在何種 環(huán) 境均可工作， 對工 作 條 件 沒 有特 別 高的要求， 實 用 性強 。 鑒 于以上優(yōu) 點 ， 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人具有很高的可行性 ，發(fā) 展前景 廣闊。 5 第 2章 總體方案 確定 輪齒條繞線機構(gòu) 現(xiàn) 有使用 較廣泛 的 繞線裝 置是 較 大型的 繞線 機。 繞線 機， 顧 名思 義 是 把線狀 的物體 纏繞 到特定的工件上的機器。 歐美繞線 機以其加工精度高 、質(zhì) 量 穩(wěn) 定而在 國際繞線機市 場 上占有重要地位。 歐美繞線 機一般可 繞 線徑 ， 轉(zhuǎn)動誤 差極小。 繞線 機用精密微 機控制，以程控操作， 這 些程序極易掌握，人機 對話簡單 ，即使工作人員 并 無繞線 工作的 經(jīng)驗也可應(yīng) 付自如。目前 歐 洲生 產(chǎn) 的 繞線 機已 經(jīng)趨 于自 動 化，而美國 的 繞線 機介于自 動 和半自 動之間 ，德 國 制造的外形比 較 美 觀 ，零件比 較講 究，但是造價高。 隨著國際繞線 機市 場的蓬 勃 發(fā) 展，相互 間 的 競爭 越 來 越激烈，各 國 的廠家都必 須開發(fā) 出新一代的 繞線 機。 現(xiàn) 在主要是 趨 向自 動 化 的發(fā) 展方向。然而本 設(shè)計課題，要求 結(jié) 構(gòu) 簡 便， 對重 量有要求，大型的 繞線機顯 然不符合 設(shè)計 要求，因此，不考 慮 使用 繞線 機。 圖 自動十二軸繞線機 6 繞線 主要是通 過圓 周 運動實現(xiàn) ，可以 實現(xiàn)圓 周 運動 的機構(gòu)有很多，本方 案選擇齒輪齒條傳動 作 為繞線 機構(gòu)。 齒輪齒條傳動將 旋 轉(zhuǎn)運動變?yōu)?直 線運動 ，它的 傳動 功率大，速度范 圍廣 ，效率高，工作可靠， 壽命長 ， 結(jié) 構(gòu) 緊湊 ，能保 證 恒定 傳動 比。但是， 這樣 的機構(gòu)可以反向 驅(qū)動 ，也就是 齒條 做直 線運動來帶動齒輪 旋 轉(zhuǎn) ， 適合大距離的 傳動 ，如機床 導(dǎo)軌 底下 帶動 拖板箱移 動 的就是 齒輪齒條傳動 ， 齒輪齒條 機構(gòu)需要外加 鎖緊裝置，因 為齒輪齒條 機構(gòu)不能自 鎖 。而且它的制造及其安 裝 精度要求高，成本高，不適于 兩軸 中心距 過 大的 傳動 及振 動沖擊較 大 的場 合。 在本 設(shè)計 方案中， 齒條 的上、下面均有 輪齒 ，分 別 于 兩個齒輪嚙 合，其中上面的齒輪負責繞線 工作，而下面的 齒輪則負責進給 ，下面的 齒輪通過 螺 旋傳動橫 向 進給 ，進 而 帶動 上面的 繞線齒輪 在 繞線 的同 時 有 橫 向位移。在 繞線 之前， 將 引 線 抓 過來 與 導(dǎo)線 握在一起， 隨 后， 將 整 個繞線裝 置通 過兩邊 的 對稱 把手掛在高 壓線上面 ，然后 開始繞線 ， 繞 線 完成后，取下整 個裝 置。本 設(shè)計 存在的主要缺 點 之一就是， 齒條 的尺寸要求很大，因 為 即使 齒輪只轉(zhuǎn)動 一圈， 齒條 的 長 度就是它的周 長 ， 該繞線 機構(gòu)中， 繞線齒輪 的周 長大約為半 米， 這就 意味 著齒條 的 長 度必 須 是半米的整 數(shù) 倍，而 這 一 條 件完全 違 背了最初的 設(shè)計 目的，很 難滿 足 結(jié) 構(gòu) 輕 便 這 一基本要求。 嚙合齒輪繞線機構(gòu) 該方案繞線機構(gòu)采用的是內(nèi)嚙合的直齒圓柱齒輪，它的優(yōu)點是內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪機構(gòu)是用于傳遞兩平行軸之間的運動和動力的齒輪機構(gòu)，它的主、從動齒之間轉(zhuǎn)向相同，在同樣的傳動比情況下所占地位小，直齒圓柱齒輪省料，經(jīng)濟比較便宜， 且傳動尺寸小，傳動比大，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大；缺點是成本高，不能遠距離傳動，制造和安裝精度要求高。當兩軸間需要較大的傳動比時，如果只用一對齒輪傳動，由于兩輪齒數(shù)相差懸殊而使小齒輪易于磨損，同時兩輪的尺寸相差較大時就可以采用內(nèi)嚙合的齒輪?？梢杂糜跍p速器中、電動滾筒中等。 進給運動時采用的是四桿機構(gòu)，他的示意圖相當于是曲柄滑塊機構(gòu)，曲柄滑塊機構(gòu)的優(yōu)點是低副的移動副，滑塊可以左右或者上下往復(fù)運動，曲柄滑塊機構(gòu)廣泛應(yīng)用于往復(fù)活塞式發(fā)動機壓縮機沖床等的機構(gòu)中。 抓線機 構(gòu)也是采用的四桿機構(gòu)的原理。 齒輪嚙合繞線機構(gòu) 本方案中， 繞線 部分采用斜 齒輪嚙 合 傳動 。與直 齒輪傳動 相比，斜 齒輪 有以下主 7 要優(yōu) 點 ：重合度大， 齒面 接觸情 況 好，因此 運轉(zhuǎn) 平 穩(wěn) ，承 載 能力高； 無根 切的最小 齒數(shù)較 直 齒輪 少，故可使 結(jié) 構(gòu)更加 緊湊 ；加工成本不高于直 齒輪。 主要缺 點 是 運轉(zhuǎn)時會產(chǎn) 生 軸 向力， 對傳動不 利。 無 攀爬式全自 動 高空接 線 機器人工作 時 ， 線盒 被安放在 從動齒輪上 ， 隨著從動齒輪 作 圓 周 運動 和 橫 向 進給 。 而 進給 采用的是滑 動 螺 旋傳動 。工作時，螺桿與齒輪旋和，同時連接著一個聯(lián)軸器，聯(lián)軸器與進給桿相連，進給桿與架子相連，當螺 桿轉(zhuǎn)動時，一方面與主動齒輪旋和，同時主動齒輪又與從動齒輪嚙合，這樣完成繞線功能；而與聯(lián)軸器相連的進給桿則帶動架子和主、從動齒輪進給。通常所 說 的滑 動 螺 旋傳動 就是普通滑 動 螺 旋傳動 。滑 動 螺旋通常采用梯形螺 紋 和 鋸齒形螺紋 ，其中梯形螺 紋應(yīng) 用最 廣 ， 鋸齒形螺紋 用于單 面受力。矩形螺 紋 由于 工藝 性 較 差 強 度 較 低等原因 應(yīng) 用很少 ;對 于受力不大和精密機構(gòu)的 調(diào) 整螺旋，有 時 也采用三角螺 紋 。螺 旋傳動 的優(yōu) 點 是： 結(jié) 構(gòu) 簡單 、承 載 能力大，傳動 平 穩(wěn)、無 噪 聲 ，能 實現(xiàn) 自 鎖 要求， 傳動 精度高，故 廣泛應(yīng) 用于機 床進給 機構(gòu)、螺旋起重機和螺 旋壓力 機中。缺 點 是，螺 紋之 間產(chǎn) 生 較 大的相 對 滑 動 ，摩擦磨 損嚴 重，傳動 效率低。 章小 結(jié) 通過查閱資料，并對幾種方案進行分析和比較優(yōu)缺點，排除了較不合理的方案之后，決定選擇方案三作為最后方案，運用斜齒輪嚙合機構(gòu)繞線，滑動螺旋傳動進給，這樣進給和繞線共用一個電動機，可以減少一個電動機的使用，從減少重量和電動機的角度看，都是很好的選擇。 8 第 3章 參數(shù) 的確定及 電 機的 選擇 線機構(gòu)參數(shù)的確定 斜 齒圓 柱 齒輪傳動 1. 選 精度等 級 、材料 及齒數(shù) 1) 材料：尼 龍 2) 精度等 級： 7 級 3) 小齒輪（主動）齒數(shù) 1z =19，大齒輪齒數(shù) 2z =38 4) 選取螺旋角 初選 16O 2. 按齒面接觸強度設(shè)計 按參考文獻 2中式 （ 10計算，即 12 2131 ()t （ (1) 確定公式中各計算數(shù)值 1) 試選 2) 由參考文獻 2中圖 10取區(qū)域系數(shù) 3) 由參考文獻 2中圖 10得 1 ，2 ，則 0 . 7 4 0 . 8 1 . 5 4 4) 許用接觸應(yīng)力 12 5 4 5 4 5422 （ 5) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩1 60TN ) 選取齒寬系數(shù) 7) 由參考文獻 2中表 10得材料的彈性影響系數(shù) 125 6 P a齒數(shù)比2138 219zu z (2) 計算 1) 小齒輪分度圓直徑 131 2 1 . 6 6 0 3 2 . 4 1 0 5 6 . 4( ) 4 7 3 9 . 5 4 1 3 . 3 30 . 8 1 . 5 4 2 5 4 2) 計算圓周速度 9 11 1 3 . 3 3 4 0 2 1 1 0 . 0 8 0 . 0 3 56 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 0 0 0 m s （ 3) 計算齒寬 b 及模數(shù) . 8 1 3 . 3 3 1 0 . 6 6 （ 11c o s 1 3 . 3 3 c o s 1 6 1 2 . 8 1 0 . 6 71 9 1 9 (2 . 2 5 2 . 2 5 0 . 6 7 1 . 5 1 (1 3 . 4 4 1 1 . 2 71 . 9 1 2 5b h 4) 計算縱向重合度10 . 3 1 8 t a n 0 . 3 1 8 0 . 8 1 9 0 . 2 9 1 . 6 8d z (5) 計算載荷系數(shù) K 查得使用載荷系數(shù) 動載荷系數(shù) = =1 因此 1 . 0 0 1 . 0 0 1 . 4 1 . 2 4 4 1 . 7 4A V H K K K （ 6) 按實際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑，由式（ 10 3311 1 . 7 4d = d 1 3 . 3 3 1 3 . 3 3 1 . 0 3 1 3 . 7 31 . 6 （ 7) 計算模數(shù)o s 1 3 . 7 3 0 . 9 6 1 2 60 . 6 919z （ 3. 按齒根彎曲強度設(shè)計 由參考文 獻 2中式 （ 10 13 212 c o s F S an Y z （ (1) 確定計算參數(shù) 1) 計算載荷系數(shù) 1 . 0 0 1 . 0 0 1 . 4 1 . 2 1 . 6 8A V F K K K （ 10 2) 根據(jù)縱向重合度 ，從參考文獻 2中圖 10得 螺旋角影響系數(shù) 3) 計算當量齒數(shù) 11 3 19 2 1 . 3 5c o s 0 . 8 9V （ 22 3 38 4 2 . 7 0c o s 0 . 8 9v 4) 查取齒形系數(shù) 由參考文獻 2中表 10得 1 ，2 5) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由參考文獻 2中表 10得 1 ，2 6) 計算大、小齒輪的 并加以比較（對于大、小齒輪 1270 111 2 . 7 4 5 1 . 5 6 3 0 . 0 6 1 2 970F a S （ 222 2 . 3 5 5 1 . 6 7 5 0 . 0 5 6 3 570F a S 小齒輪的數(shù)值大 (2) 設(shè)計計算 23 22 1 . 6 8 6 0 0 . 6 7 0 . 9 6 1 2 6 0 . 0 6 1 2 9 0 . 30 . 8 1 9 1 . 5 4 取 41 19z 2 38z 4. 幾何尺寸計算 (1) 計算中心距 12() ( 1 9 3 8 ) 4 2 2 8 1 1 8 . 5 9 42 c o s 2 0 . 9 6 1 2 6 1 . 9 2 2 5 2nz z (將中心距圓整為 1192) 按圓整后的中心距修正螺旋角 12() ( 1 9 3 8 ) 4a r c c o s 2 a 2 1 1 8 . 6 0nz z m =16 25 11 因為 值無太大變化，故參數(shù)、 K、(3) 計算大、小齒輪的分度圓直徑 11 1 9 4 7 9 . 0 6c o s 0 . 9 6 1 2 6 （ 22 3 8 4 1 5 8 . 1 3c o s 0 . 9 6 1 2 6 4) 計算齒輪寬度 1 0 . 8 7 9 . 0 6 6 3 . 2 4 8 因為對齒輪強度要求不高，所以最后取1 30B 25B 給機構(gòu)參數(shù)的確定 進給機構(gòu)采用螺旋傳動，螺桿選擇 12,普通螺紋，螺距 設(shè)計計算 1. 耐磨性計算 螺紋工作面上的耐磨性條件為 22F F F d h u d h H （ 令2，則2，代入式（ 整理后得 2 (對于普通螺紋，接觸高度 34=代入，有 2 0 在式（ ，各參數(shù)值如下： 75F N 2 =70P 此，有 27 5 1 . 5 3 . 93 . 1 4 1 1 . 0 2 6 0 . 6 4 9 5 1 . 2 9 9 P a Pd h H 12 強度足夠 2. 螺桿的強度計算 第四強度理論 2 2 2 23 ( ) 3 ( ) （ 221143 ( ) 其中， F：螺桿受的軸向力， N A：螺紋段的危 險截面面積 214， 螺紋段的抗扭截面系數(shù) 3 111 6 4T dW d A， T：螺桿所受扭矩， N ：螺桿材料的許用應(yīng)力， (300 其中， 9550 根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)速 40 ,查得 kg0N此有 224 3 1 6 3 6 0 05 6 2 5 13 . 1 4 1 0 . 3 7 6 1 0 . 3 7 6 300. 螺桿的穩(wěn)定性計算 螺桿的穩(wěn)定性條件 (桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù) 桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，取 3桿的臨界載荷， N 22()（ 參考文獻 2中表 5得螺桿的長度系數(shù) 240l 13 因 0 . 5 2 4 0 1 0 4 012s ,所以無需進行穩(wěn)定性校核 線和導(dǎo)線握持機構(gòu)參數(shù)的確定 線機構(gòu)參數(shù)確定 （ a） （ b） 圖 手 如圖 示，抓手部分主要由兩部分驅(qū)動，其中圖 （ a） 為抓線時抓手位置，中間空間為高壓線所處空間，整個抓線過程中，抓手應(yīng)實現(xiàn)兩次分和，一次是抓住引線，第二次是將引線和導(dǎo)線握在一起。圖 （ b） 是推桿，即抓手的動力來源，推桿工作時，兩個小圓環(huán)是拉手，通過將推桿上下移動，來使抓手實現(xiàn)抓線和松開線的動作。本結(jié)構(gòu)的參數(shù)確定主要是根據(jù)高壓 線的尺寸而定的。 14 （ a） (b) 圖 手零件尺寸示意圖 如圖 示，為抓手上部的零件尺寸參數(shù)。 15 （ a） (b) 圖 手推桿部分零件尺寸示意圖 如圖 a）和 b）所示，為抓手推桿部分的尺寸參數(shù)。 線握持機構(gòu)參數(shù)的確定 圖 線握持機構(gòu)的平面圖，從結(jié)構(gòu)可看出，導(dǎo)線握持機構(gòu)是典型的四桿機構(gòu)，工作時，兩個相同的抓手將導(dǎo)線握在一起，其具體參數(shù)主要根據(jù)導(dǎo)線的尺寸而定，先確定中間握住導(dǎo)線的橢圓形狀的尺寸，然后依其運動情況確定其他部位的尺寸，如連桿，此處或可根據(jù)具體的運動仿真分析而定，運動仿真之后，機構(gòu)的運動軌跡表現(xiàn)清晰，一目了然，運動范圍也可確定，由此，各部分的尺寸也就可相應(yīng)確定 16 (a) (b) 圖 如圖所示，圖 a） 為導(dǎo)線握持機構(gòu)的實體圖，而圖 b） 為導(dǎo)線握持機構(gòu)的尺寸參數(shù)示意圖，其基本參數(shù)在此圖中均有所體現(xiàn)。 機的選擇 給機構(gòu)電機的選擇 進給機構(gòu)采用的是螺旋傳動，選取是 12M 的普通螺紋，根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊查得，螺距 。在整個繞線過程 中，計劃繞線 20圈，因此，從動齒輪要相應(yīng)轉(zhuǎn)動 20 圈，根據(jù)傳動比212zi z，可得出主動齒輪轉(zhuǎn) 40 圈，而螺桿也就轉(zhuǎn)動 40圈，因此，所選擇電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)該大于等于 40 根據(jù)本設(shè)計對電機的特殊要求，在微型蝸輪蝸桿減速直流電機中進行選擇，由前面所求轉(zhuǎn)速，選擇 電動機，該電機的空載轉(zhuǎn)速為 62 額定轉(zhuǎn)速為 45 額定扭 矩為 ，換算為 60N ，電源為 形尺寸（不含軸）是： 82 32 27 （ 17 持機構(gòu)電機的選擇 握持機構(gòu)采用四桿機構(gòu)，通過一根桿的進給運動，是抓手部分產(chǎn)生一定角度，當角度達到一定程度時，便能夠?qū)⒏邏壕€扣住。二本部分結(jié)構(gòu)功能的實現(xiàn)主要是通過驅(qū)動桿產(chǎn)生的位移，其位移量很小，所選擇的電動機 為 列推桿，推桿的空載速度為： 5帶載后也完全可以完成本結(jié)構(gòu)的要求。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電站、礦山、港口、冶金、輕工等系統(tǒng)中，也適合于具有相同工作環(huán)境和使用要求的其它行業(yè)中，并具有滿足系統(tǒng)要求的程控、集控和就地控制的能力。安裝電動推桿時，應(yīng)考慮現(xiàn)場手動操作、調(diào)試及維護方便的空間，也必須考慮推桿自身的運動空間。其安裝尺寸參見各規(guī)格推桿安裝尺寸圖表。電動推桿安裝完畢后應(yīng)對以下部分進行調(diào)整檢查后，方能通電試運行：電氣線路是否符合電氣原理圖的要求，電源電壓 及相序是否正確；檢查各緊固件是否牢固可靠；轉(zhuǎn)動手柄軸檢查推桿行程控制機構(gòu)工作是否正常。本部分電機分別分布在架子的兩側(cè)，工作是同時的，即要保證兩個抓手工作的同步性。永磁直流 電機 的特點 ： 電磁式直流 電機 原理相似，永磁直流電機唯一的區(qū)別就是 直流電機的磁通產(chǎn)生的方式不同。永磁直流電機的主要特點：首先永磁 直線 電機不需要直流勵磁電源，可以有效的減少電源的耗電量，因 此具有重要的經(jīng)濟價值。其次永磁 電機 沒有勵磁繞組，這樣就可以節(jié)省電機的用銅量，有效的減少電氣銅耗。特別是在微型以及小容量的范圍內(nèi)，電機的重量、體積以及效率和成本都可以得到有效的改善。但是永磁 電機 中的永磁材料的磁場是恒定的，永磁直流電機是以微型和小容量為主。 圖 動電機 18 章小結(jié) 本章是參數(shù)的確定和電機的選擇，參數(shù)確定首先是根據(jù)實際情況，比如高壓線 直徑，來估算出大致需要多大尺寸的齒輪，然后在初選參數(shù)，進行計算，強度校核，進而確定具體的參數(shù)，然后再對其他參數(shù)進行計算，所有數(shù)據(jù)校核并確定后，選擇合適的電動。而四桿機構(gòu)等的參數(shù)確定，則要根據(jù)實際運動軌跡等因素，這些都是根據(jù)具體情況而定，沒有特別標準的參照和理論依據(jù)，主要是根據(jù)設(shè)計需求而定，靈活性比較大。在電動機的選擇上，本設(shè)計較多采用了直動電動機，這是出于對結(jié)構(gòu)簡便和節(jié)省原材料、重量的考慮。 19 第 4章 繞線 機構(gòu) 設(shè)計 線機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 主動齒輪上面只有四個減重孔，無其他特別結(jié)構(gòu)。 從動齒輪上面要有一 個線盒，線盒是粘接在齒輪上面的，繞線時，隨著從動齒輪的轉(zhuǎn)動，線盒中的鋁線被帶出，纏繞導(dǎo)線，可以在線盒外端出口處，加個彈簧片，該彈簧片的作用是，當線盒經(jīng)過兩根高壓線時，沒有彈力作用，當鋁線纏住高壓線后，相當于高壓線變粗了，這樣，當彈簧片與纏著鋁線的高壓線接觸后，即對其有個彈力作用，起到